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ESD包裝選用的技�(shù)考慮(中�

編輯:chocolate 2011-04-02 09:17:08 瀏覽�1647  �(lái)源:互聯(lián)�(wǎng)

     【提要� 本文描述了ESD防護(hù)包裝及工作表面使用材料必須考慮的基本技�(shù)�(wèn)題。這些基本原理可用于傳�(tǒng)的包裝材料如紙箱、包裝袋和周�(zhuǎn)箱,也可以用于暫�(shí)性包裝材料,如制造過(guò)程中的周�(zhuǎn)包裝袋。這些原理同樣也可以用于器件在組裝�(guò)程中可能接觸到的工作�(tái)�(tái)面和傳送帶�

  幾種典型的包裝應(yīng)�

  卷盤(pán)包裝

  SMT的普及讓卷盤(pán)成為集成電路(IC)取放方式的首選包裝。因?yàn)榫肀P(pán)能夠大幅度提高生�(chǎn)能力,并能減少操作人為影響,這種包裝方式很大程度上取代了IC包裝管。然而,卷盤(pán)包裝最早用于分立型被動(dòng)器件,如片式電阻的包裝,�?yàn)檫@些器件通常不是ESD敏感器件。早期的卷盤(pán)包裝不是防靜電的,結(jié)果,在將卷盤(pán)覆蓋層從載帶剝離�(shí)�(jīng)常會(huì)�(chǎn)生超�(guò)10000V的靜電。此�(shí)片狀器件甚至?xí)莒o電引力在載帶上直立起�(lái),這對(duì)自動(dòng)化的生產(chǎn)�(guò)程有極大的危害。這一�(diǎn)要求卷盤(pán)生產(chǎn)中與IC相接觸的材料必須使用安全的材料。因?yàn)闀?huì)增加器件的潛在損傷緣故,我們努力尋找合適的材料�(lái)解決這一�(wèn)題。有一�(diǎn)是明確的,卷�(pán)材料�(duì)器件�(chǎn)生的靜電比包裝管�(duì)器件�(chǎn)生的靜電確實(shí)要高,盡管在它們的廣告上說(shuō)是ESD安全的,或者說(shuō)是按照EIA541之類�(biāo)�(zhǔn)制作的�

  材料 典型的靜電壓(V� 典型情況下的靜電量(nc�

  包裝� 0 0.005

  �(dǎo)電覆蓋帶 50 0.725

  耗散覆蓋� 50 0.611

  絕緣覆蓋� 8000 1.020

  �1 器件在包裝管和不同材料的卷盤(pán)包裝中產(chǎn)生的靜電�

  一些卷�(pán)帶上的確使用了抗靜電材料,但這些材料僅僅是在外面的非粘貼層,粘貼面與器件接觸后,仍會(huì)�(chǎn)生超出預(yù)料的高靜電壓�

  除此之外,另外一�(diǎn)需要注意的是,載帶材料的導(dǎo)電性過(guò)�(qiáng),還可能�(huì)�(dǎo)致場(chǎng)感應(yīng)的CDM失效。其原因是,�(dāng)�(shí)�(méi)有能與典型的抗靜電材料相匹配的粘膠�

  �(dǎo)電材料載帶的這種缺陷在CDM敏感器件�150V)的一系列�(shí)�(yàn)中可以得到證�(shí)。將敏感器件裝入表面電阻率為1~100 Ω/sq材料的載帶,做振�(dòng)試驗(yàn),以模擬器件的運(yùn)輸和取放�(guò)程,然后�(cè)試其是否失效。結(jié)果顯示,器件中有相當(dāng)大的�(shù)量擊穿電壓等電性能顯著下降;相反,使用104 Ω/sq載帶和絕緣材料的覆蓋帶做同樣的實(shí)�(yàn),卻�(méi)有出�(xiàn)電性能的下降。圖1是實(shí)�(yàn)�(jié)果的匯總�

  防靜電包裝袋

  �(duì)于屏蔽袋的使用,在ESD行業(yè)曾經(jīng)有許多誤區(qū)。這些誤區(qū)主要與早期的靜電�(chǎng)敏感器件有關(guān)。盡管在ESD保護(hù)�(huán)境中,很難發(fā)生無(wú)保護(hù)的MOSFET的器件失效,但是人們還是普遍相信這些器件�(huì)在靜電場(chǎng)中損壞� 

  

材料
典型的靜電壓(V�
典型情況下的靜電量(nc�
包裝�
0
0.005
�(dǎo)電覆蓋帶
50
0.725
耗散覆蓋�
50
0.611
絕緣覆蓋�
8000
1.020

�1 器件在包裝管和不同材料的卷盤(pán)包裝中產(chǎn)生的靜電�
�(xiàn)在這些觀�(diǎn)已經(jīng)基本被摒棄了,但是許多產(chǎn)�(yè)仍然保留著使用屏蔽袋的要求。盡管器件會(huì)因感�(yīng)帶電,這取決于其在電場(chǎng)中停留的�(shí)間,而屏蔽層確實(shí)可以減少感應(yīng)的影響,但這些屏蔽層既不是唯一的解決辦法,也不是最佳的解決辦法。表2是幾種包裝抗靜電能力的測(cè)試結(jié)果。其�(shí)�(yàn)基本方法是,將HBM敏感�200V的敏感器件或同等電壓敏感度的探頭放在包裝袋中,再使用HBM模擬器放電測(cè)試其靜電破壞情況。數(shù)值指示的是器件在袋中被損壞時(shí)施加電壓�

這些�(shù)�(jù)表明,在一�(gè)常規(guī)的ESD控制條件下的�(huán)境中,如電子�(chǎn)品生�(chǎn)�(chē)間,表中所列的任何一種材料都可以使用。此�(huán)境的靜電壓完全可以保持在2500V以下,低于最小的靜電損傷電壓�

屏蔽包裝袋在使用后效果會(huì)大大減弱,因?yàn)檎郫B或彎曲都�(huì)造成金屬層穿孔和破裂。因此,包裝袋或盒最重要的特性是它們的抗靜電性、靜電耗散性以及物理保�(hù)性能。表2的數(shù)�(jù)還說(shuō)明,屏蔽包裝袋不是解決電子產(chǎn)品在非控制環(huán)境中取放的最理想的材料。相比之下,剛性材料的包裝可以提供適當(dāng)?shù)目障叮瑢?duì)器件的ESD保護(hù)和物理保�(hù)都能收到較好的效果�

電容耦合和空氣間�
�(dǎo)電和屏蔽材料多數(shù)情況下不是必須的包裝材料,其中一�(gè)原因是,器件相對(duì)于靜電源的方位可以最大限度地減少其受到的影響。圖2中所列示的材料都能夠通過(guò)空氣間隙�(dá)到這一目的,接下來(lái)我們逐一討論�

周轉(zhuǎn)�
多數(shù)的周�(zhuǎn)箱使用靜電耗散材料制作,其表面的靜電荷可以通過(guò)接地,或放置在靜電耗散材料�?qū)щ姴牧系淖烂嫔闲埂D4是存放線路板的耗散材料周轉(zhuǎn)箱的示意圖,其外�(cè)及周邊周�(zhuǎn)箱的電荷可能�(wú)法通過(guò)接地消除,但箱子的結(jié)�(gòu)及線路板的方位可以讓其與這些靜電源的耦合最小:
從平行電容模型來(lái)看,周轉(zhuǎn)箱與線路板接觸的部分與后者垂直,能夠?qū)㈦娙萁档偷阶钚。蚨詈陷^弱,而與線路板平行的表面,由于線路板與箱面之間能保持大約�1/2英寸以上的距離,因而也能夠降低其電容值,有效減少耦合�

這種�(jié)�(gòu)能夠提供的保�(hù)很難量化。相比線路板放水平面靜電源上的耦合,這種�(jié)�(gòu)通常情況下能夠讓其耦合減少一半。因?yàn)橄潴w�(jīng)常需要�(jìn)行滑�(dòng),而其摩擦所�(chǎn)生的靜電�(huì)在表面停留�

�(fā)泡包裝與(屏蔽)包裝�
使用剛性或半剛性包裝材料時(shí),能夠在�(yùn)輸和取放�(shí)讓器件與外界保持適當(dāng)?shù)目障叮@些空隙可以讓包裝在不使用�(dǎo)電材料的前提下,提供物理性保�(hù)的同�(shí)減少�(chǎng)�(qiáng)的影響。我們所看到的多�(shù)�(duì)屏蔽研究的文�(xiàn),是假設(shè)包裝袋處于極端惡劣的�(huán)境下,周?chē)撵o電源高達(dá)15,000-35,000 V,得出的�(jié)論,�(shí)際在通常的情況下,剛性包裝與其他的包裝結(jié)合使用已�(jīng)足夠減少ESD的損壞�

  

材料
損傷電壓(V)
新包裝袋
舊包裝袋
�(dǎo)電紙�
2500
絕緣�
4000
抗靜電(粉紅色聚乙烯)袋
4500
靜電耗散�
5000�6000
抗靜電氣泡片
4500�6500
6000
抗靜電泡�
6500
屏蔽包裝袋(三層�(jié)�(gòu)�
6500�8000
5000�6000
�2 各類ESD包裝袋所能提供器件保�(hù)電壓

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